一种叶片泵电动机变频器的调频方法、装置及存储介质与流程

1.本技术涉及调频技术领域，尤其涉及一种叶片泵电动机变频器的调频方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.泵是输送流体或使流体增压的机械，它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。泵在化工、石油、农业、矿业、冶金工业等领域均有广泛的应用。而叶片泵是一种常用的泵的类型。
3.在工程应用中，叶片泵经常会遇到多工况运行的环境要求。一般叶片泵都采用恒定转速的设计方式，往往很难使所有要求的运行工况都处于叶片泵允许的运行范围，长期处于偏离最优工况导致叶片泵运行的经济性、稳定性较差，严重影响叶片泵的运行可靠性。


技术实现要素：

4.本技术实施例通过提供一种叶片泵电动机变频器的调频方法、装置及存储介质，能够解决现有叶片泵很难使所有要求的运行工况都处于自身允许的运行范围，而长期处于偏离最优工况导致自身运行的经济性、稳定性较差，严重影响自身的运行可靠性。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种叶片泵电动机变频器的调频方法，包括：
6.计算叶片泵经过第一工况点的高效相似抛物线；
7.计算叶片泵经过第二工况点的相似抛物线，所述高效相似抛物线和所述相似抛物线均以所述叶片泵的扬程为因变量，所述叶片泵的流量为自变量，且经过坐标原点；
8.进行求解步骤，所述求解步骤为：根据第一工况点设计叶片泵的设计性能曲线，所述设计性能曲线为以所述叶片泵的扬程为因变量，所述叶片泵的流量为自变量的三次函数；
9.求得所述相似抛物线与所述设计性能曲线的交点为所述第二工况点在所述设计性能曲线上对应的相似点；
10.根据所述第二工况点和所述相似点获取经过所述第二工况点的变速性能曲线；
11.求所述变速性能曲线与所述高效相似抛物线的交点即为最优工况点；
12.求所述第二工况点的流量与所述最优工况点的流量的比值；
13.判断所述比值是否在预设范围内；若所述比值在预设范围内，则根据所述设计性能曲线设计叶片泵；若所述比值不在预设范围内，则继续执行求解步骤。
14.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述预设范围为0.8～1.1。
15.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据所述第二工况点和所述相似点获取经过所述第二工况点的变速性能曲线，具体包括：
16.通过相似定律根据所述第二工况点和所述相似点获取经过所述第二工况点的变速性能曲线。
17.第二方面，本发明另一实施例提供了一种叶片泵电动机变频器的调频装置，包括：
18.第一计算模块，用于计算叶片泵经过第一工况点的高效相似抛物线；
19.第二计算模块，用于计算叶片泵经过第二工况点的相似抛物线，所述高效相似抛物线和所述相似抛物线均以所述叶片泵的扬程为因变量，所述叶片泵的流量为自变量，且经过坐标原点；
20.求解模块，用于进行求解步骤，包括：
21.设计子模块，用于根据第一工况点设计叶片泵的设计性能曲线，所述设计性能曲线为以所述叶片泵的扬程为因变量，所述叶片泵的流量为自变量的三次函数；
22.第一求解子模块，用于求得所述相似抛物线与所述设计性能曲线的交点为所述第二工况点在所述设计性能曲线上对应的相似点；
23.获取子模块，用于根据所述第二工况点和所述相似点获取经过所述第二工况点的变速性能曲线；
24.第二求解子模块，求所述变速性能曲线与所述高效相似抛物线的交点即为最优工况点；
25.第三求解子模块，求所述第二工况点的流量与所述最优工况点的流量的比值；
26.判断模块，用于判断所述比值是否在预设范围内；若所述比值在预设范围内，则根据所述设计性能曲线设计叶片泵；若所述比值不在预设范围内，则继续执行求解步骤。
27.结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述判断模块具体用于判断所述比值是否在0.8～1.1范围内。
28.结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述获取子模块具体用于通过相似定律根据所述第二工况点和所述相似点获取经过所述第二工况点的变速性能曲线。
29.第三方面，本发明又一实施例提供了一种变频器，包括：存储器和处理器；
30.所述存储器用于存储程序指令；
31.所述处理器用于执行变频器中的程序指令，使得所述变频器执行上述所述的叶片泵电动机变频器的调频方法。
32.第四方面，本发明再一实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有可执行指令，变频器执行所述可执行指令时能够实现上述所述的叶片泵电动机变频器的调频方法。
33.本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
34.本发明实施例提供的叶片泵电动机变频器的调频方法，通过计算叶片泵经过第一工况点的高效相似抛物线，经过第二工况点的相似抛物线，之后进行求解步骤，该求解步骤首先根据第一工况点设计叶片泵的设计性能曲线，再求第二工况点在设计性能曲线上对应的相似点，根据第二工况点和相似点获取经过第二工况点的变速性能曲线，之后求最优工况点，最后求第二工况点的流量与最优工况点的流量的比值，即为第二工况点偏离高效区的系数，当比值在预设范围，则根据设计性能曲线设计叶片泵，若比值不在预设范围，则重新设计过第一工况点的设计性能曲线，直到比值在预设范围内。本发明实施例的叶片泵电动机变频器的调频方法能够使所有要求的运行工况都处于叶片泵允许的运行范围，并且通过精确计算的方式，使第二工况点偏离高效区的系数控制在合理范围内，使叶片泵在最优工况的一定范围内运行，提高了叶片泵运行的经济性、稳定性和运行可靠性。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本技术实施例提供的叶片泵电动机变频器的调频方法的流程框图；
37.图2为本技术实施例提供的叶片泵电动机变频器的调频装置的结构示意图；
38.图3为本技术实施例提供的叶片泵电动机变频器的调频原理图。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.请参照图1所示，本发明实施例提供了一种叶片泵电动机变频器的调频方法，其特征在于，包括步骤101～步骤104：
41.步骤101：计算叶片泵经过第一工况点的高效相似抛物线。高效相似抛物线以叶片泵的扬程为因变量，叶片泵的流量为自变量，且经过坐标原点，a点的流量和扬程为已知量，代入高效相似抛物线函数方程即可获得过第一工况点a的高效相似抛物线的函数方程。其中第一工况点为设计工况点，为如图3中的a点。如图3所示，叶片泵电动机变频器的调频原理图中，图中曲线(1)即为经过第一工况点a的高效相似抛物线。
42.步骤102：计算叶片泵经过第二工况点的相似抛物线，相似抛物线以叶片泵的扬程为因变量，叶片泵的流量为自变量，且经过坐标原点。其中第二工况点为额定工况点，为如图3中的b点。过第二工况点b的相似抛物线函数方程为：由于第二工况点b的流量和扬程为已知。从而能够根据第二工况点b能够计算出经过第二工况点b的相似抛物线。如图3所示，图中曲线(2)即为经过第二工况点b的相似抛物线。
43.步骤103：进行求解步骤，求解步骤为步骤1031～步骤1035：
44.步骤1031：根据第一工况点设计叶片泵的设计性能曲线，设计性能曲线为以叶片泵的扬程为因变量，叶片泵的流量为自变量的三次函数，即过第一工况点的设计性能曲线的函数方程为：f
n1
(q)＝aq3+bq2+cq+d，其中q为流量，a，b，c，d为设定的已知值。如图3所示，图中曲线(3)即为经过第一工况点a的设计性能曲线。
45.步骤1032：求得相似抛物线与设计性能曲线的交点为第二工况点在设计性能曲线上对应的相似点。如图3所示，图中c点即为第二工况点b在设计性能曲线(3)上对应的相似点。由于相似抛物线的函数方程已知，设计性能曲线的函数方程已知，从而联立相似抛物线和设计性能曲线，和设计性能曲线，即可求出交点c的坐标(qc，hc)。
46.步骤1033：根据第二工况点和相似点获取经过第二工况点的变速性能曲线。如图3所示，图中曲线(4)即为经过第二工况点b的变速性能曲线。步骤1033具体包括：
47.通过相似定律根据第二工况点和相似点获取经过第二工况点的变速性能曲线，即经过第二工况点的变速性能曲线为：经过第二工况点的变速性能曲线为：其中，kn为第二工况点的流量与相似点的流量的比值，即kn＝qb/qc。通过相似定律能够简单、快速及准确地算出第二工况点的变速性能曲线。
48.步骤1034：求变速性能曲线与高效相似抛物线的交点即为最优工况点。如图3所示，图中d点即为最优工况点。
49.步骤1035：求第二工况点的流量与最优工况点的流量的比值，即为第二工况点b偏离高效区的系数。
50.步骤104：判断比值是否在预设范围内。若比值在预设范围内，则根据设计性能曲线设计叶片泵。若比值不在预设范围内，则继续执行求解步骤。其中，预设范围为0.8～1.1，该预设范围能够调频变速后的叶片泵能够更好地契合叶片泵允许的运行范围。
51.示例的，当比值不在预设范围内，根据第一工况点a重新设计叶片泵的设计性能曲线，如图3所示，图中曲线(5)即为重新设计的经过第一工况点a的设计性能曲线。图中曲线(6)即为重新获得的经过第二工况点b的变速性能曲线。c＇点即为重新获得的第二工况点b在设计性能曲线(5)上对应的相似点，d＇即为重新获得的最优工况点。
52.由图3可知，第一工况点a不移动，如果设计性能曲线变陡，此时相似点由c移动至c＇点，相似点向右上方移动，相似点的横坐标qc增大，调速幅度加大。相应地，最佳工况点由d移动至d＇点，最佳工况点向左下移动，从而使第二工况点偏离高效区的程度减小。由此可知，对于降速调频设计，设计曲线越陡，变速后第二工况点偏离最佳工况点的程度越小，泵运行越稳定高效。
53.本发明实施例提供的叶片泵电动机变频器的调频方法，通过计算叶片泵经过第一工况点的高效相似抛物线，经过第二工况点的相似抛物线，之后进行求解步骤，该求解步骤首先根据第一工况点设计叶片泵的设计性能曲线，再求第二工况点在设计性能曲线上对应的相似点，根据第二工况点和相似点获取经过第二工况点的变速性能曲线，之后求最优工况点，最后求第二工况点的流量与最优工况点的流量的比值，即为第二工况点偏离高效区的系数，当比值在预设范围，则根据设计性能曲线设计叶片泵，若比值不在预设范围，则重新设计过第一工况点的设计性能曲线，直到比值在预设范围内。本发明实施例的叶片泵电动机变频器的调频方法能够使所有要求的运行工况都处于叶片泵允许的运行范围，并且通过精确计算的方式，使第二工况点偏离高效区的系数控制在合理范围内，使叶片泵在最优工况的一定范围内运行，提高了叶片泵运行的经济性、稳定性和运行可靠性。
54.本技术的叶片泵电动机变频器的调频方法解决了叶片泵在恒转速下不同工况超出叶片泵允许运行范围时的问题。本技术利用调频变速以及改变叶片泵的流量和扬程的关系，其中，流量与转速呈正比，扬程与转速的平方呈正比，使最佳工况点移动，保证不同工况点均位于叶片泵允许运行范围内，尤其对船舰用泵多工况运行的减振降噪有极大的意义。
55.此处提供一个本发明实施例的实例。某化工项目泵工位要求两个运行工况：流量80m3/h，扬程32m；流量250m3/h，扬程30m。单就流量跨度显然是超出了单速泵的运行范围，所以采用叶片泵电动机变频器的调频方法对其调频。
56.选流量250m3/h，扬程30m为第一工况点。流量80m3/h，扬程32m为第二工况点。因为不同工况流量跨度很大，预取较大的关死点扬程超过设计扬程的百分比系数60％。设计得到叶片泵的叶片数为4，出口安放角为20
°
转速2950rpm为最佳。
57.本发明另一实施例提供了一种叶片泵电动机变频器的调频装置，包括：
58.第一计算模块201，用于计算叶片泵经过第一工况点的高效相似抛物线。
59.第二计算模块202，用于计算叶片泵经过第二工况点的相似抛物线，高效相似抛物线和相似抛物线均以叶片泵的扬程为因变量，叶片泵的流量为自变量，且经过坐标原点。
60.求解模块203，用于进行求解步骤，包括：
61.设计子模块2031，用于根据第一工况点设计叶片泵的设计性能曲线，设计性能曲线为以叶片泵的扬程为因变量，叶片泵的流量为自变量的三次函数。
62.第一求解子模块2032，用于求得相似抛物线与设计性能曲线的交点为第二工况点在设计性能曲线上对应的相似点。
63.获取子模块2033，用于根据第二工况点和相似点获取经过第二工况点的变速性能曲线。获取子模块2033具体用于通过相似定律根据第二工况点和相似点获取经过第二工况点的变速性能曲线。
64.第二求解子模块2034，求变速性能曲线与高效相似抛物线的交点即为最优工况点。
65.第三求解子模块2035，求第二工况点的流量与最优工况点的流量的比值。
66.判断模块204，用于判断比值是否在预设范围内。判断模块具体用于判断比值是否在0.8～1.1范围内。若比值在预设范围内，则根据设计性能曲线设计叶片泵。若比值不在预设范围内，则继续执行求解步骤。
67.本发明又一实施例提供了一种变频器，包括：存储器和处理器。存储器用于存储程序指令。处理器用于执行变频器中的程序指令，使得变频器执行上述的叶片泵电动机变频器的调频方法。
68.本发明再一实施例提供了一种可读存储介质，可读存储介质存储有可执行指令，变频器执行可执行指令时能够实现上述的叶片泵电动机变频器的调频方法。
69.上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(英文：random access memory；简称：ram)、只读存储器(英文：read-only memory；简称：rom)、缓存(英文：cache)、硬盘(英文：hard disk drive；简称：hdd)或者存储卡(英文：memory card)。存储器可以用于存储计算机程序指令。
70.虽然本技术提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。本实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照本实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
71.上述实施例阐明的装置或模块，具体可以由芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。在实施本技术时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。当然，也可以将实现某功能的模块由多个子模块或子单元组合实现。
72.本技术中的方法、装置或模块可以以计算机可读程序代码方式实现变频器按任何适当的方式实现，例如，变频器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(英文：application specific integrated circuit；简称：asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，变频器的例子包括但不限于以下微控制器：arc 625d、atmel at91sam、microchip pic18f26k20以及silicone labs c8051f320，控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现变频器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得变频器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种变频器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
73.本技术装置中的部分模块可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等。也可以在分布式计算环境中实践本技术，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
74.通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本技术可借助软件加必需的硬件的方式来实现。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，也可以通过数据迁移的实施过程中体现出来。该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
75.本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。本技术的全部或者部分可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、移动通信终端、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程的电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
76.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对本技术限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术技术方案的范围。

技术特征：
1.一种叶片泵电动机变频器的调频方法，其特征在于，包括：计算叶片泵经过第一工况点的高效相似抛物线；计算叶片泵经过第二工况点的相似抛物线，所述高效相似抛物线和所述相似抛物线均以所述叶片泵的扬程为因变量，所述叶片泵的流量为自变量，且经过坐标原点；进行求解步骤，所述求解步骤为：根据第一工况点设计叶片泵的设计性能曲线，所述设计性能曲线为以所述叶片泵的扬程为因变量，所述叶片泵的流量为自变量的三次函数；求得所述相似抛物线与所述设计性能曲线的交点为所述第二工况点在所述设计性能曲线上对应的相似点；根据所述第二工况点和所述相似点获取经过所述第二工况点的变速性能曲线；求所述变速性能曲线与所述高效相似抛物线的交点即为最优工况点；求所述第二工况点的流量与所述最优工况点的流量的比值；判断所述比值是否在预设范围内；若所述比值在预设范围内，则根据所述设计性能曲线设计叶片泵；若所述比值不在预设范围内，则继续执行求解步骤。2.根据权利要求1所述的叶片泵电动机变频器的调频方法，其特征在于，所述预设范围为0.8～1.1。3.根据权利要求1所述的叶片泵电动机变频器的调频方法，其特征在于，所述根据所述第二工况点和所述相似点获取经过所述第二工况点的变速性能曲线，具体包括：通过相似定律根据所述第二工况点和所述相似点获取经过所述第二工况点的变速性能曲线。4.一种叶片泵电动机变频器的调频装置，其特征在于，包括：第一计算模块，用于计算叶片泵经过第一工况点的高效相似抛物线；第二计算模块，用于计算叶片泵经过第二工况点的相似抛物线，所述高效相似抛物线和所述相似抛物线均以所述叶片泵的扬程为因变量，所述叶片泵的流量为自变量，且经过坐标原点；求解模块，用于进行求解步骤，包括：设计子模块，用于根据第一工况点设计叶片泵的设计性能曲线，所述设计性能曲线为以所述叶片泵的扬程为因变量，所述叶片泵的流量为自变量的三次函数；第一求解子模块，用于求得所述相似抛物线与所述设计性能曲线的交点为所述第二工况点在所述设计性能曲线上对应的相似点；获取子模块，用于根据所述第二工况点和所述相似点获取经过所述第二工况点的变速性能曲线；第二求解子模块，求所述变速性能曲线与所述高效相似抛物线的交点即为最优工况点；第三求解子模块，求所述第二工况点的流量与所述最优工况点的流量的比值；判断模块，用于判断所述比值是否在预设范围内；若所述比值在预设范围内，则根据所述设计性能曲线设计叶片泵；若所述比值不在预设范围内，则继续执行求解步骤。5.根据权利要求4所述的叶片泵电动机变频器的调频装置，其特征在于，所述判断模块具体用于判断所述比值是否在0.8～1.1范围内。6.根据权利要求4所述的叶片泵电动机变频器的调频装置，其特征在于，所述获取子模
块具体用于通过相似定律根据所述第二工况点和所述相似点获取经过所述第二工况点的变速性能曲线。7.一种变频器，其特征在于，包括：存储器和处理器；所述存储器用于存储程序指令；所述处理器用于执行变频器中的程序指令，使得所述变频器执行如权利要求1～3任一项所述的叶片泵电动机变频器的调频方法。8.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有可执行指令，变频器执行所述可执行指令时能够实现如权利要求1～3任一项所述的叶片泵电动机变频器的调频方法。

技术总结
本申请公开了一种叶片泵电动机变频器的调频方法、装置及存储介质，属于调频技术领域。该方法包括：计算叶片泵经过第一工况点的高效相似抛物线；计算叶片泵经过第二工况点的相似抛物线；进行求解步骤，所述求解步骤为：根据第一工况点设计叶片泵的设计性能曲线；求得所述第二工况点在所述设计性能曲线上对应的相似点；获取经过所述第二工况点的变速性能曲线；求最优工况点；求所述第二工况点的流量与所述最优工况点的流量的比值；判断所述比值是否在预设范围内；若所述比值在预设范围内，则根据所述设计性能曲线设计叶片泵；若所述比值不在预设范围内，则继续执行求解步骤。本申请提高了叶片泵运行的经济性、稳定性和运行可靠性。稳定性和运行可靠性。稳定性和运行可靠性。


技术研发人员：魏清希 赵锦蓉
受保护的技术使用者：西安泵阀总厂有限公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/11